Проєкт "Іван Пулюй - батько Х-випромінювання"

Про матеріал

Даний проєкт підготовив учень 8 класу до річниці від дня народження відомого українського вченого, громадського діяча, перекладача Івана Пулюя.

Перегляд файлу

Троїцька гімназія

Новоодеської міської ради

Миколаївської області

Проект

Справжній винахідник Х-променів

Лященко Кирило

8 клас

Керівник: Шарт Т.І.

Троїцьке

2023

Зміст

Вступ ....................................................................................................................... 3

1.Основна частина .................................................................................................5

1.1 Історичні відомості .................................................................................... 5

1.2 Лампа Пулюя ………………………………………………………………………………………… 9

2.Порівняння робіт Рентгена та Пулюя ............................................................10

Висновки ............................................................................................................12

Список літератури .............................................................................................13

Додатки …………………………………………………………………………………………………………… 15

Вступ

Тема рентгенівського випромінювання мені особисто дуже близька. Під час лікування підвивиху шийних хребців мені зробили 36 рентгенівських знімків у різних проекціях лише за перші години травми. Саме тоді я вперше почув про людину, яка зробила можливою медичну рентгенографію – Івана Павловича Пулюя. Але, на превеликий жаль, в підручниках та в інтернеті замало інформації про цього видатного вченого та його вклад в науку та медицину. Саме тому я вирішив обрати темою проекту дослідження катодної лампи Пулюя і злочинно проігнорований та забутий вклад в світову науку цього великого українського вченого.

Метою дослідження було доказати, що наш співвітчизник був першим винахідником як антикатоду, так і першим дослідником якостей х-променів. Зараз річниця народження вченого, тож є дуже доречним згадати про його діяльність. Тому що більшість з українців пам’ятає лише, що повідомлення про відкриття невидимих, всепроникних променів, здійснене професором Вюрцбурзького університету В.К.Рентгеном, облетіло світ на початку січня 1896 р. Тоді, експериментуючи з катодними променями, В.Рентген зауважив, що під час електричного розряду в трубці, обгорнутій чорним картоном, починає світитися розміщений поряд флуоресцентний екран. Причиною цього не могло бути ні ультрафіолетове, ні катоднепроміння, яке не проникає крізь чорний картон. Низка спеціально поставлених Рентгеном дослідів виявила, що розрядна трубка є джерелом якихось нових променів, здатних проникати крізь майже усі тіла. Рентген назвав їх Х-променями. Х- промені виникають у тому місці, де катодні промені наштовхуються на перешкоду. І мало хто з українців знає, що ще за 14 років до цього наш співвітчизник, Радник двору та рицар імператора Франца Йосипа, професор Празького університету Іван Павлович Пулюй вже описав це у своїх статтях та застосовував нові промені в хірургії. На превеликий жаль, через те, що його сини Іван та Олександр, також, як і батько, були цілком політичними людьми і відстоювали незалежність нашої країни, в радянські часи ім’я І.П. Пулюя повністю зникло з підручників, хоча праці вченого можна легко знайти в архівах Празького університету, також є багато перекладів його статей на українську та англійську мову. І я вважаю,що в наш час великого лиха та великих змін, актуально згадувати славетні імена справжніх патріотів нашої Держави і не давати більше можливості лихим людям закопати їх першість і їх велич у піски часів.

Основна частина

1.1Історичні відомості

Іван Пулюй народився 2 лютого 1845 року в сім’ї заможного землероба, згодом бурґомістра міста Гримайлів, Павла Пулюя(додаток 1). Хлопець отримав у родині добре виховання. Ще підлітком збагнув, що українцям треба розвивати національну освіту й науку, тому в 18 років вступив до таємного товариства української молоді "Громада" в німецькомовній гімназії у Тернополі.

В 1865 році він вступає до богословського факультету Віденського греко католицької семінарії, подолавши весь шлях з України пішки. Батьки майбутнього вченого воліли, щоб він став богословом, але на останньому курсі семінарії хлопець почав відвідувати лекції з фізики, механіки та астрономії у Віденському університеті. Батьки не хотіли, щоб син займався точними науками. Казали, що він не досягне великого успіху без грошових вкладень, затее пожертвує здоров’ям. Іван затявся: "Хоч би й ангели зійшли з неба, не вмовлять мене покинути науку". Тоді батьки зреклися сина і більше жодного разу його не бачили.

В 1873 році Іван Пулюй успішно закінчує природничий факультет, одержує диплом вчителя фізики та математики. Однак наданим правом викладати в школі він не скористався, його вабили точні науки. Пізніше він напише: «Коли б я мав ще раз починати життя й працювати, то не вибрав би собі інших наук, як природничі, тут вічні закони та непохитна правда».

Але за наукою молодий вчений не забуває і за Україну. Під час навчання Пулюй увійшов до числа засновників « Венської Січі» - неформальної організації, що об’єднувала українську студентську молодь , перекладає на українську підручник з геометрії. Як щирий патріот, після закінчення навчання з відзнакою, І.П. Пулюй намагався розпочати свою наукову діяльність в Київському університеті і надіслав запит на кафедру фізики. Але йому відмовили, оскільки поліція Російської імперії вважала його не благонадійним: Пулюй в своїх працях використовував українську мову, яка була заборонена Валуєвським циркуляром.

Тоді професор Віденського університету В.Ланге, що давно помітив незвичайні здібності молодого вченого, запропонував йому посаду асистента у фізичній лабораторії, а після доручив Івану Пулюю вести лекції з теорії тепла. Подальші два роки він викладав у Військово-морскій академії в Фіуме (сьогодні це місто Рієка в Хорватії).

У 1875 році І.П. Пулюй одержує стипендію від Австрійського міністерства і відправляється навчатись до Страсбурзького університету. Його керівником призначають професора А.Кундта, асистентом в якого працює Вільгельм Конрад Рентген. В цей же час Пулюй знайомиться і з М. Тесла, що також стажується у Кундта.

Після повернення із Страсбурга до Відня доктор Пулюй працює у Віденському університеті на посаді приват-доцента, і, присвячуючи все більше часу проблемам електротехніки, продовжує займатися вивченням явищ в трубках. Фізик винаходить так звану " катодну лампу Пулюя" чи « Рурку Пулюя» - прилад, в якій був встановлений антикатод. Антикатод було вмонтовано в трубку слюдяною пластинкою. Лампа створювала невидиме випромінювання, яке можна було зробити видимим за допомогою барієво-платиново-ціаністого екрану. Результати експериментів з лампою Пулюй публікує в "Віснику Віденської Академії наук".

Прилад Пулюя був нагороджений срібною медаллю на світовій електротехнічній виставці у Парижі в 1881 році і став виготовлятися в заводських умовах серійно на будапештській фабриці Мах е Меreii. До недавнього часу у Технічному музеї Відня зберігалися 7 таких ламп. (додаток 2)

Окрім того, І. Пулюй розвивав кінетичну теорію газів, у цій галузі фізики він досяг блискучих результатів, його теоретичні дослідження згодом знайшли повне підтвердження на практиці. Головна проблема, яку намагався вирішити вчений, полягала в з'ясуванні природи процесів, що відбуваються в газорозрядних трубках. Він першим, ще до американського фізика Г.Ровленда, за допомогою свого приладу отримав найточніше значення механічного еквівалента теплоти.

В області електротехніки Іван Пулюй удосконалив виготовлення ниток розжарювання для освітлювальних ламп, отримавши на це патент. Він першим систематично досліджував неонове світло. Важливе практичне значення мала запропонована вченим конструкція телефонних станцій і абонентських апаратів, захищених від сильних електричних струмів. І. Пулюй-винахідник багатьох електротехнічних і фізичних приладів. Вперше в Європі Іван Пулюй створив електростанцію, яка працювала на змінному струмі (у Празі). Велика заслуга його в запуску ряду електростанцій на постійному струмі в Австро-Угорщині. Завдяки своїм енциклопедичним знанням вчений користувався великим авторитетом серед промисловців і громадських діячів.

Іван Пулюй написав підручники з геометрії, електрики, науково-популярну книгу «Непропаща сила», ряд наукових робіт, в тому числі «Про тертя повітря та електричне світіння матерії». Остання була настільки цікавою, що англійське фізичне товариство надрукувало її в науковому журналі «PhisicalMemoirs».

Також вчений взяв патент на конструкцію переносного шахтарського налобного освітлювача, який використовують тепер повсякчасно.

Про захопленість вченого наукою свідчить, зокрема, такий цікавий факт. У 1884 році І. П.Пулюй одружився зі своєю студенткою,Ганною Катериною Стозітскою. Молода дружина була справжньою красунею з довгими, до колін, косами. Він познайомив її зі своєю роботою, з дослідженнями по тривалості роботи електричної лампи, в ході яких йому доводилося випробовувати найрізноманітніші волоконця. Для виготовлення цих волокон Катерина пожертвувала своїм розкішним волоссям. Вона стала йому надійним другом і вірною дружиною на все життя. У вченого народилося п'ятнадцять дітей, з яких, на жаль, потім тільки шість залишилося в живих. До речі, одна з дочок, Наталя, стала дружиною композитора В. Барвінського і приймала активну участь в створенні Гімну України.(додаток 3)

Він мав п’ятнадцять дочок і синів,
По світу не пустив нікого у свитині,
Отак би й нині незалежній Україні
Бог дав таких новітніх Пулюїв!
Петро Іванов.

У середині дев’яностих Пулюй зосереджується на теоретичних і практичних дослідженнях Х-променів і публікує на цю тему в «Доповідях Віденської академії наук» дві статті. Він вивчає пов’язані з цими променями процеси на атомно-молекулярному рівні. Але авторство у відкритті короткохвильового електромагнітного випромінювання було віддане німецькому фізику Вільгельму Конраду Рентгену, і саме це епохальне відкриття принесло йому звання першого лауреата Нобелівської премії в галузі фізикиу 1901р.

Альберт Ейнштейн, котрий був добрим товаришем Пулюю, пише в листі до Пулюя: "Не можу Вас нічим утішити: що сталося - не змінити. Хай залишається при Вас сатисфакція, що й Ви вклали свою частку в епохальне відкриття. Хіба цього мало? А коли на тверезий розум, то все має логіку. Хто стоїть за Вами, русинами, - яка культура, які акції? Прикро Вам це слухати, та куди дінешся від своєї долі? А за Рентгеном - уся Європа".

Помер славетний вчений 31 січня 1918 р. у Празі і похований на місцевому кладовищі. На жаль, велика українська людина відпочиває тихим сном на чужині. І це при тому, що все своє життя Пулюй пристрасно боровся за національне відродження України, за українську державність. Як і в царській Росії, ім’я Івана Пулюя замовчувалося за радянської влади. Кілька рядків про нього було лише в першому виданні УРЕ. В другому про вченого із світовою славою «забули». Тож тільки нині, у незалежній Україні, про яку мріяв ІванПулюй, стало можливим говорити й писати про нього.

«Найбільше і найважливіше наше бажання, ідея і головна мета наших національних прагнень – це визволена з-під Росії вільна Україна, де не повинно бути жодного пригнобленого і жодного гнобителя, де український народ після довголітнього рабства вестиме нарешті вільне в усіх напрямах національне життя, розвиватиме вільно свої великі духовні здібності і братиме участь у примноженні скарбів культури усього людства» (1915 рік)

На честь відомого вченого називають вулиці та сквери, школу, Тернопільский національний технічний університет і навіть астероїд. Раз на два роки присуджується премія імені І.П.Пулюя –за значні досягнення у фізиці.

1.2Лампа Пулюя

У1890-х роках, працюючи у Штайєрі, І.П.Пулюй займався вивченням катодних променів. Ці промені виявлялися в трубках Крукса, які були вакуумованими (10-6–10-7мм рт.ст.) скляними ампулами з вмонтованими двома електродами, один з яких (катод) нагрівався за рахунок електричного струму. Струм,що протікає в трубці, обумовлений потоком електронів, які з-за нагріву катода (термоелектронна емісія) потрапляють у вакуум поблизу катода і піддієюелектричного поля досягають анода.

В «Лампі Пулюя» було встановлено антикатод – вмонтовану навскоси в трубку слюдяну пластину.Підігрітий електрикою катод такої лампи випускавпотікелектронів на поверхнюслюдяноїпластини. Електрони, що досяглиповерхні анода, гальмувалисяяк цією пластиною, так і електростатичним полем атомного ядра й атомарнимиелектронами анода. Частинаенергіїелектронів, щозагальмували, йшла на створення фотона рентгенівськоговипромінювання. Анод і слюдяна пластина малипохилуповерхню, для того, щобнаправитивиниклерентгенівськевипромінюванняпід кутом до осі.

Лампи Пулюй спочатку виготовляв власноруч, та потім розробив технологію серійного промислового виробництва. Коштували лампи недорого, тому вже на початку ХХ ст. такими лампами були забезпечені більшість європейських та американських провідних клінік. Декілька ламп сам Пулюй передав безкоштовно Київським лікарням.

Порівняння робіт В. Рентгена та І.П. Пулюя

У своїх наукових роботах за 1882р. (« Об результатах робіт з катодною лампою Крукса») , 1890р. (« Сяюча матерія та четвертий стан речовин»), та 1896р. (« О походженні х-променів та їх фотографічному ефекті») Іван Павлович Пулюй доказував, що нові, на той час, промені народжуються у тих місцях твердих тіл, куди попадають катодні промені, тобто потік електронів, що йдуть від катоду. При чому, на відміну від Рентгена, Пулюй дійсно розумів механізм виникнення променів як мікроскопічного процесу, що проходив внаслідок взаємодії вирваних з катоду негативно заряджених частинок з молекулами чи атомами речовин.

В інструкціях до ламп І.В.Пулій застерігав лікарів від частого використання чи тривалої експозиції при використанні своїх ламп, розуміючи, що випромінювання шкідливе для здоров’я. Він описував такі можливі симптоми, як почервоніння та подразнення шкіри, опіки та різкий біль по ходу нервів. Але, на жаль, великий вчений пов’язував це з озоном, що виділявся при використанні лампи. Вчений вважав, що на шкірі озон стає слабким розчином кислоти, яка і подразнює шкіру.

Знімки Пулюя були чіткими, експозиція складала лише 5 секунд. Його дешеві і прості в використанні лампи швидко завоювали любов хірургів та травматологів усього світу і врятували не одне життя.( додатки 4, 5). Вже в 1893 році в клініціВіденського університету була проведена перша операція із застосуванням попередньої рентгендиагностіки за допомогою «Лямпи Пулюя». В той же час В. Рентген запропонував світовій спільноті лише 2 знімки правої кінцівки та передпліччя своєї жінки, що є дуже невиразними, з дуже великою експозицією(50 хвилин) але дуже розтиражованими, як на той час, так і тепер.(додаток 6).В нещодавньому дослідженні Андрія Пулюя, правнука великого вченого, виказуються припущення, що знімки були послані самім І.П.Пулюєм, що активно переписувався з В. Рентгеном. Про це свідчать і листи іншого відомого фізика того часу –Філипа фон Ленарда, який прямо звинувачував В. Рентгена. І хоча Ф. Леннард теж одержав Нобелівську премію за досягнення у вивченні катодних променів в 1905р., ненависть до крадія проніс крізь все життя. Пулій же був людиною щедрої душі, справжнім українцем. Він стійко переніс як те, що В. Рентген різко перестав відповідати на його листи, так і несправедливе нагородження В. Рентгена в 1901 році Нобелівською премією з фізики. У той час як європейські університети зберігають сотні сторінок робіт Пулюя, В.Рентген не став, чи не зміг, розповісти про свої х-промені навіть перед комітетом Нобелівської премії, і дуже швидко монетизував свій винахід на західному ринку – в 1901 році почали випускати листівки з ренгенівськими фото, модним стало робити «тіньові» знімки. Деякий час лідером продажу була вода «Rentgens», що, нібито набувала лікувальних якостей, «постоявши у світлі х-променів».

На жаль, Пулюй, на відміну від Рентгена, зволікав з патентуванням свого винаходу та науковими публікаціями, не проводив різноманітних ангажованих публікою демонстрацій та не робив з цього світову газетну сенсацію. Окрім цього, Пулюй, при описі роботи своєї лампи нечітко виражав свої ідеї та використовував стару термінологію. Все це призвело до того, що першу в світі Нобелівську премію одержав зовсім не він, а В. Рентген.

Якщо звернутися до порівняльного аналізу праць про х-промені В.Рентгена та І. В. Пулюя, зважаючи при цьому на хронологію їх опублікування, то можна побачити, що перше повідомлення І.Пулюя з описом виготовлених ним 8 світлин з допомогою катодних променів, було розглянуто на засіданні Кайзерівської Академії наук 6 лютого 1896 р. Відзначаючи високу якість світлин і швидкий термін експозиції,автор одразу висловлював переконання у перспективності застосування катодних променів у хірургії. Для підтвердження цього і були продемонстровані світлини, серед яких найвідомішими є фото цілого хребта мертвонародженої дитини та світлина ноги, обутої в шкіряний чобіт.(Додатки 7, 8).Всі світлини було отримано з допомогою флуоресцентної катодної “лампи Пулюя”, виготовленої 14 роками раніше. Дві статті І.Пулюя під однаковою назвою “Про виникнення х-променів і їх фотографічну дію” були опубліковані на сторінках “Доповідей Віденської Академії наук” 13 лютого та 5 березня 1896 р. і лише 9 березня 1896 р. та 29 квітня наступного року побачили світ заключні статті В.К.Рентгена.

Висновки

Отже, порівнюючи роботи цих вчених,можна зробити висновок, що І.П. Пулюю належить першість у правильному розумінні місця виникнення променів і правильному трактуванню механізму їх утворення та фізичної природи, а саме того, що при падінні на тіло рентгенівського випромінювання воно в незначній частині відбивається від його поверхні, але в основному проходить вглиб маси тіла, де, взаємодіючи з електронами атомів речовини, поглинається і розсіюється, і частково проходить через тіло наскрізь, без взаємодії з ним. Іван Павлович Пулюй також припустив , що механізми поглинання рентгенівського випромінювання залежать від співвідношення між енергією частки і енергією іонізації – енергією яка необхідна для видалення внутрішніх електронів за межі атома або молекули. В роботах 1896-97 років він також висловив припущення, що внаслідок явищ дифракції і інтерференції, при застосуванні рентгенівських променів на кристалах, на проявляючий пластині поза кристалом з'явиться симетричний узор з плям, за яким, зробивши велику вибірку, можна буде досліджувати структури решітки кристалів. До речі, розшифровка структури ДНК (1953 р.), яка цілком грунтувалася на рентгеноструктурному аналізі, стала одним з поворотних моментів в історії біології. За видатний вклад в це відкриття ФренсісуКріку, Джеймсу Уотсону, МорісуУілкінсу булла присуджена Нобелівська премія по фізіології і медицині у 1962р.

Список літератури

1.Брега Г. С., Васильєва Н. Ф. Пулюй Іван Павлович // Енциклопедія історії України : у 10 т. / ред.кол.: В. А. Смолій (голова) та ін. ; Інститут історії України НАН України. — К. : Наукова думка, 2012. — Т. 9 : С. 60. — 944 с.

2.Гаврилюк О., Шумська В. Учений-енциклопедист з Гримайлова // Вільне життя плюс. — Тернопіль. — 2015. — 6 лют. — С. 2.

3.Гайда Р. Іван Пулюй та становлення науки про Х-промені / Р. П. Гайда; Нац. акад. наук України, Ін-т фізики конденс. систем. — Львів, 1997. — 62 с.

4.Долчук М., Полєк В. Попередник славнозвісного Рентгена // Дзвін. — 1996. — № 10—12 (624—626). — С. 95—101.

5.ПулюйІван Павлович // Україна в міжнароднихвідносинах. Енциклопедичний словник-довідник. Випуск 6. Біографічначастина: Н–Я / Відп. ред. М. М. Варварцев. — К.: Ін-т історіїУкраїни НАН України, 2016. — с.134—135.

6.Шама, О. П.. Иванова лампа [Текст] / Шама, Олег // Новое время страны. - 2016. - 29 июля. (№27). - С. 62-65.

7.Шаров, І.. ВченіУкраїни: 100 видатнихімен [Текст] / Шаров, Ігор. - Від автора: с.5. - 481 с. :іл. ВченіУкраїни: 100 видатнихімен

8.Шендеровський, Василь. Нехай не гаснесвіт науки [Текст]: 50 нарисів про українськихвчених: Науково-популярневидання / Шендеровський, Василь ;Під ред. Е.Бабчук. - К. :Рада, 2003. - 416 с.

9.Naurok.com.ua

10.Strahlende ElektrodenmaterieunddersogenannteAggregatzustand' — Wien; VerlagCarlGeroldSohn, 1883

11.Radiant ElektrodeMatterandthesCalledFourthState.— London: PhysicalMemoirs, 1889. — Vol. l, Pt.2. — P.233-331.

12.Über dieEntstehungderRöntgen‘schenStrahlenundihrephotographischeWirkung //WienerBerichte. — 1896. — Bd. 105. — S. 228—238.

13.Zahc Snider// Ivan Puluj and the development of the science of X-rays// WienerBerichte. — 1996. —S. 5-12

Додаток 1

Фото Івана Павловича Пулюя

Додаток 2

Фотографія Лампи Пулюя

Иванова лампа. Как украинский физик за несколько лет до ...

Додаток 3

Архівне фото сім’ї І.В. Пулюя, 1895р.

Додаток 4

Світлина стопи пораненого разом з застряглою кулею. 12 лютого 1893р, Хірургічна клініка Віденського університету

Фотография: Cамые странные рентгеновские снимки №3 - BigPicture.ru

Додаток 5

Світлина на якій брати Едвін(зліва) та Гілман Фрости діагностують перелом запястка в 14-річного Едді Маккарті, застосовуючи лампу Пулюя. 3 лютого 1896р.

Американские врачи братья Эдвин (слева) и Гилман Фрост впервые диагностируют перелом запястья у 14-летнего пациента Эдди Маккарти с помощью Х-лучей. Этот опыт они описали в научных изданиях с указанием, что использовали лампу Пулюя. Фото 3 февраля 1896 года, Дартмутский медицинский колледж, Ганновер, США (Фото: DR)